WO2005093940A1 - Dispositif de commande d'un moteur d'entrainement de volet roulant - Google Patents

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WO2005093940A1
WO2005093940A1 PCT/IB2005/000727 IB2005000727W WO2005093940A1 WO 2005093940 A1 WO2005093940 A1 WO 2005093940A1 IB 2005000727 W IB2005000727 W IB 2005000727W WO 2005093940 A1 WO2005093940 A1 WO 2005093940A1
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control device
terminal
motor
current
current sensors
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PCT/IB2005/000727
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Inventor
Serge Bruno
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Somfy Sas
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Priority to AT05718234T priority patent/ATE481768T1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/04—Single phase motors, e.g. capacitor motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/24—Controlling the direction, e.g. clockwise or counterclockwise

Definitions

  • Control device for a shutter drive motor Control device for a shutter drive motor.
  • the invention relates to the field of power supply and control of actuators intended for the operation of closing and / or sun protection equipment and screens, in the building. It relates in particular to a control device according to the preamble of claim 1. It also relates to an actuator comprising such a control device.
  • actuators are supplied by the AC network, for example 230 V 50 Hz.
  • the control circuit can thus be designed to process this information and stop the engine when the driven mobile element comes to a stop.
  • a position sensor can also be provided to transmit to the control circuit information on the position of the element, this information causing the engine to stop. when the movable element reaches the end of its travel.
  • the motor is a direct current motor, it is also useful to identify the state of the control reverser and to simply measure the torque when the motor is activated.
  • a person skilled in the art is then faced with a double problem: that of being able to transmit to the control circuit the state of the inverter by dissipating a minimum of electrical energy and that of also being able to transmit, in the case of an engine asynchronous, the voltage across the phase shift capacitor although this capacitor is, depending on the direction of operation of the motor, connected either to a first winding of the motor, or to a second winding of the motor, which poses a common reference problem.
  • the object of the invention is to provide a control device making it possible to improve the devices known from the prior art and making it possible to solve the problems mentioned above.
  • the control device makes it possible to transmit the state of the inverter to the control circuit by dissipating a minimum of electrical energy and to transmit, in certain embodiments, torque information delivered by the engine without poses a common reference problem.
  • the control device according to the invention is characterized by the characterizing part of claim 1.
  • the actuator according to the invention comprises an electric motor and a control device as defined above.
  • FIG. 1 represents an installation comprising an actuator provided with a control device according to a first embodiment and represents the electrical diagram of this control device.
  • Figures 2, 3 and 4 are electrical diagrams of various current sensors which can be used for the production of the device according to the invention.
  • Figure 5 is an electrical diagram of a control device according to a second embodiment.
  • Figure 6 is an electrical diagram of a control device according to a third embodiment.
  • FIG. 7 represents an installation comprising an actuator constituting a first variant of that represented in FIG. 5.
  • FIG. 8 represents an installation comprising an actuator constituting a second variant of that shown in FIG. 5.
  • Figure 9 is an electrical diagram of a control device according to the first embodiment and applied to the control of a DC motor.
  • Figure 10 is an electrical diagram detailing the architecture of a power switching unit for supplying a DC motor.
  • the ACT actuator shown diagrammatically in FIG. 1 makes it possible to drive a movable element LD for closing, concealing or solar protection equipping a building, the assembly constituting an installation.
  • This element can be moved in opposite directions by rotation of a MOT induction motor in a first direction of rotation and in a second direction of rotation.
  • the actuator is supplied by the electrical distribution network between an AC-H phase conductor and an AC-N neutral conductor.
  • the MOT motor is of the asynchronous, single-phase type, with permanent CM phase shift capacitor. It includes two windings W1 and W2. Depending on the desired direction of rotation, the capacitor CM is arranged in series with the first winding W1 or with the second winding W2. P1 and P2 denote the connection points of the capacitor CM with each of the windings W1 and VV2. The other two ends of the windings are connected to the neutral conductor AC-N.
  • the connection between the phase conductor AC-H and the windings W1 and W2 of the motor is carried out by means of two switches rl1 and rl2 controlled by an electronic control circuit MCU.
  • the piloting of the controlled switches results from control orders given by a control means K1, which can be activated manually or automatically, and which establishes the connection between the phase conductor AC-H of the network and a phase terminal UP or DN .
  • the control means K1 can comprise a reversing switch with neutral position or comprise two control contacts K11 and K12, as shown in FIG. 1.
  • the two control contacts can be activated simultaneously. Such simultaneous activation can also constitute a stop order.
  • Two current sensors CS1 and CS2 are arranged in parallel between the two phase terminals UP and DN and a common terminal GND which serves as electrical ground for the electronic control circuit MCU.
  • the electronic control circuit MCU comprises a logic processing unit CPU, such as a microcontroller.
  • the non-common ends of the current sensors CS1 and CS2 are directly connected to inputs 11 and 12 of the logic processing unit CPU. It can be a connection to a direct microcontroller input or made via an interface circuit as will be seen below.
  • a non-zero impedance element RP is arranged between the common terminal GND and the neutral conductor AC-N.
  • a contact K11, respectively K12 is closed, a current flowing in the element RP is detected by the sensor CS1, respectively CS2 without the voltage source being short-circuited.
  • an activation of the control contact K11 causes an order to close the commanded switch rl1 while an activation of the contact command K12 causes a command to close the commanded switch rl2.
  • the device also comprises a position sensor (not shown) making it possible to send, on an input 13 of the logic processing unit, POS information of position of the mobile element.
  • POS information of position of the mobile element.
  • the logic processing unit CPU automatically causes the supply of the motor to stop when the mobile element reaches a predetermined position, and in particular in the end-of-travel position.
  • the logic processing unit CPU is supplied with a DC voltage VCC1, referenced with respect to the common terminal GND.
  • This voltage is supplied by a PSU supply circuit comprising a step-down AC / DC converter.
  • This converter does not require galvanic isolation, but it can be particularly simple to use a conventional assembly with step-down transformer followed by rectifying and filtering means.
  • the element RP can advantageously consist of the primary of a step-down transformer. In the case of a switching power supply, care is taken to check that there is indeed a non-infinite impedance path allowing the passage of a current of low value between the input terminal of the PSU supply circuit connected at the common point GND and the input terminal of the PSU supply circuit connected to the neutral conductor AC-N.
  • the element RP must allow a current at least equal to the detection threshold of the current sensors CS1 and CS2 to pass.
  • this element RP allows the passage of a current exclusively oriented in the other direction, that is to say flowing between the terminal d input of the PSU supply circuit connected to the neutral conductor AC-N and the input terminal of the PSU circuit supply circuit connected to the common point GND, then there is reason to reverse in FIG. 1, similarly that in all of the figures, the orientation of the diodes possibly contained in the current sensors CS1 and CS2 or contained in the grouping of diodes GD described below.
  • a connection between the phase conductor AC-H and the common terminal GND allows the supply of the electronic control circuit MCU outside of the time phases where the control means K1 is activated.
  • a group GD of antiparallel diodes is made through a group GD of antiparallel diodes.
  • the grouping can also be arranged in position GD *.
  • three diodes allow the flow of current from the phase conductor AC-H to the neutral conductor AC-N and, in parallel with these three diodes, a diode allows the flow of current from the neutral conductor AC-N to the AC-H phase conductor.
  • the control means K1 comprises pushbuttons, on which a short pulse can signify a prolonged activation order of the actuator, until the mobile element LD reaches an end position.
  • the group GD comprises at least two antiparallel diodes so as to allow the alternating supply of this transformer.
  • FIG. 2 represents a current sensor in which the voltage at the terminals of a series grouping of two diodes D11 and D13 is used to supply the light-emitting diode of an OPTO optocoupler.
  • the light emitting diode of the optocoupler is not directly crossed by the primary current of the supply circuit PSU.
  • the advantage of mounting with an optocoupler is that it makes it possible to differentiate, if necessary, the common point GND and the electrical ground of the control circuit (MCU).
  • the grouping of diodes GD must comprise at least three diodes in series allowing the circulation of the current of the phase towards the common terminal GND, so that it can be put in short circuit in this direction when the phase is also applied to the phase terminal UP.
  • the diode D12 can be eliminated, its role being ensured by the antiparallel diode of the group of diodes GD.
  • the conduction threshold voltage of the group of diodes GD should therefore be greater than the voltage corresponding to the detection threshold of a current sensor (CS1, CS2).
  • FIG. 3 represents a current sensor in which the voltage at the terminals of two diodes D11 and D13, or even of a single diode D11, makes a transistor TR1 conductive. This transistor can be integrated into the input stage of the microcontroller. If a single diode D11 is sufficient, then the group of diodes GD may in turn comprise only two iodines in series instead of three.
  • Figure 4 shows a magnetic current sensor, magnetoresistance or Hall effect. If this sensor has a voltage drop always less than 0.6 V, then the group of GD diodes can simply comprise two antiparallel diodes. Such a sensor also makes it possible to differentiate if necessary the common terminal GND of the current sensors and the ground of the control circuit (MCU).
  • MCU control circuit
  • the constitution of the group of diodes GD depends on the characteristics of the current sensors CS1 and CS2: its structure must be such that an action on the control means K1 short-circuits the group of diodes GD, at least in the direction of current measurement.
  • FIG. 5 represents, while retaining the same references as in FIG. 1 to facilitate comparison, a second embodiment of the control device according to the invention, in which the common terminal GND also serves as a common point for the two switches controlled rh and rl2.
  • a torque control unit TCU receives a voltage UCM from two diodes D1 and D2, the anodes of which are respectively connected to the terminals P1 and P2 of the motor.
  • This torque control module is also connected to the electrical ground constituted by the common terminal GND.
  • the voltage UCM is therefore referenced with respect to this common terminal GND, and it can be seen that, as soon as one of the controlled switches rl1 or rl2 is closed, the voltage UCM corresponds well to the amplitude of the alternation at the terminals of the CM capacitor.
  • the torque control unit TCU optionally supplied with a voltage VCC2 by the supply circuit PSU delivers at output a signal for exceeding the torque OVL connected to an input 14 of the logic processing unit CPU.
  • the current sensors CS1, CS2 are traversed by the supply current of the electronic control circuit as well as by the current absorbed by the motor when the latter is activated. Current sensors should therefore be able to withstand large currents.
  • the advantage of diode mounting is that it can deliver a substantially constant voltage whether the current picked up is that of the sole supply of the control circuit or that this current is that of the supply of the control circuit added to that of the engine.
  • control means is a reversing switch K1 with three stable positions, including a neutral position.
  • the position signal POS from a position sensor is represented by a dotted line which could be connected as in FIG. 1 to an input 13 of the logic processing unit (connection not shown for the sake of clarity).
  • a third embodiment combines the advantages of the two previous embodiments so as to allow the production of an actuator which can either be connected to control means K1 of the inverter maintained type or of the push button type.
  • FIG. 6 represents the actuator ACT corresponding to such a combination.
  • the supply circuit PSU has only been represented by its input circuit RP.
  • two antiparallel diodes are sufficient to produce the current sensors, such as those represented by the diagram in FIG. 3.
  • the group of GD * diodes is interposed between the phase conductor to which it is connected permanently and the common terminal GND which is also a common terminal of the controlled switches rl1 and rl2.
  • the group of GD * diodes therefore comprises at least two diodes in series allowing the current from the phase conductor to pass to the common terminal GND.
  • This embodiment allows the monitoring of the motor torque by measuring the voltage across the capacitor. It is also possible to add position monitoring as shown in Figure 1. So that the actuator can be installed as well with a permanent connection between the phase conductor and the GND common terminal or without permanent connection between the phase conductor and the common terminal GND, the current sensors include antiparallel diodes so as to ensure the flow of current in both directions.
  • the control means can, in this case, comprise push buttons or a reversing switch, which makes the installation of an actuator designed according to this embodiment very flexible.
  • the actuator of FIG. 7 constitutes a variant of the actuator of FIG. 5 in the case where the torque measurement is not necessary, or even in the case where this is ensured other than by analysis of the voltage across a capacitor.
  • the position signal POS applied to the input 13 of the logic processing unit CPU, is sufficient to control the movement of the mobile element LD.
  • the other ends P1 and P2 of the windings W1 and W2 are then connected to the controlled switches rl1 and rl2, which have a common terminal NO connected to the neutral conductor AC-N.
  • the motor phase shift capacitor CM is connected between the unconnected ends P1 and P2 of the two windings W1 and W2.
  • the assembly shown in FIG. 7 allows this measurement when the controlled switches rl1 and rl2 are of the inverter type.
  • the two rest contacts of the relays are connected to a UAUX signal conductor connected to the torque control unit TCU on an analog input TCIN of this unit.
  • the torque control unit can generate a signal that a predefined value is exceeded or an OVL overload from the single measurement of the auxiliary voltage UAUX, but preferably this measurement is combined with the active signal of the first or of the second current sensor.
  • the current sensors CS1 and CS2 are each represented by a block from which a first current signal O-CS1 and a second current signal 0-CS2 comes out.
  • the current signals are applied to the first input 11 and second input 12 of the logic processing unit CPU, but are also applied to a first input TC1 and to a second input TC2 of the control unit of the TCU couple.
  • the time offset of the active current signal and the UAUX voltage is the image of the phase difference between the current in the motor and the voltage of the auxiliary phase and contributes to characterizing the motor torque. In some cases, this single phase shift measurement gives a sufficient picture of the torque. In this case, the measurement of UAUX is not necessary: it suffices to locate for example the instants when this tension is canceled.
  • a logic output TCO of the torque control unit is connected to a fourth logic input 14 of the logic processing unit CPU by an OVL conductor therefore transmitting the overload signal when the latter is detected.
  • FIG. 8 constitutes a variant this time combining the detection of torque by analysis of the amplitude of the voltage UCM at the terminals of the capacitor CM as in FIG. 5, with an arrangement of the windings of the motor and of the capacitor as in FIG. 7.
  • This new arrangement requires that the common point GND of the two current sensors CS1 and CS2 is now separated from the electrical ground of the control circuit MCU.
  • the electrical ground of the control circuit is noted VSS in FIG. 8. It is connected to the neutral conductor AC-N of the network. In this case, it is imperative that the current sensors CS1 and CS2 have an output galvanically isolated from the conductors in which the current flows, as shown in FIGS. 2 and 4.
  • Two relays RL11 and RL12 have contacts arranged in series between the windings W1 and W2 of the motor and the neutral conductor. They have distinct roles. The first is used to reverse the direction of rotation of the motor with respect to the supply direction fixed by the control reverser K1, using the reversing contact rl11. The second is used to power the engine or cut it off, using the command switch rl12.
  • the RL12 relay can advantageously be replaced by a triac.
  • Figure 9 shows how the embodiment of Figure 1 can be applied to a motor of another type, for example a DC motor.
  • the current sensors can also be used for direct measurement of the engine torque, as is known to those skilled in the art.
  • the current sensors then consist of simple resistors of low value. This value being such that the voltage drop across the current sensors is less than the conduction threshold of the group of diodes GD * when the motor is supplied.
  • the electric ground GND of the control circuit MCU is connected to the phase conductor AC-H via the current sensors and or the group of diodes GD * according to the state of the means of command K1.
  • the current sensors and the array of diodes induce a low voltage drop of the order of a volt.
  • the PSU power converter comprises, in its input circuit arranged between the GND ground and the neutral conductor AC-N, an element RP allowing the circulation of a current in the current sensors when the control means K1 is activated.
  • the intensity of this current is at least greater than the detection threshold of the current sensors CS1 and CS2.
  • the RP element is for example the primary of the transformer included in the power converter.
  • the relays (static or electromagnetic) are controlled by outputs 01 and 02 of the logic processing unit CPU and are integrated in a power switching unit PWU, detailed in FIG. 10.
  • This unit contains a rectifier REC of bridge type. Graetz.
  • the use of diodes in the CS1 and CS2 sensors can advantageously be used to constitute part of the rectification function necessary for supplying the DC current motor MDC.
  • the simplest choice is to use a single diode for each of the sensors CS1 and CS2, for example conductive for a current going from the terminal UP (respectively from terminal DN) to common terminal GND.
  • the rectifier REC of FIG. 10 is no longer necessary and the corresponding quadrupole is replaced by two conductive wires ensuring the respective connection of the common terminal GND and of the third terminal N0 with each pair of controlled switches r! 1 and rl2.
  • all the elements included in the ACT actuator described in FIGS. 1 to 10 are contained in the same envelope, constituting the housing or casing of the actuator.

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Abstract

Le dispositif de commande est alimenté par une source de tension alternative, il comprend une première borne (UP), une deuxième borne (DN) et une troisième borne (N0) reliée à un conducteur de neutre (AC-N) et il alimente un moteur (MOT). Il est caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs de courant (CS1, CS2) raccordés à des entrées d'un circuit (MCU) de pilotage d'interrupteurs commandés (rl1, rl2) susceptibles de fermer différents circuits d'alimentation du moteur, en ce que les capteurs de courant (CS1, CS2) ont une borne commune (GND) et sont respectivement connectés aux bornes (UP, DN) par leur autre borne et en ce qu'un élément (RP) disposé entre le conducteur de neutre (AC-N) et la borne commune (GND) des capteurs de courant assure la circulation d'un courant supérieur au seuil de détection des détecteurs lorsque l'une des deux bornes (UP, DN) est reliée à un conducteur de phase (AC-H).

Description

Dispositif de commande d'un moteur d'entraînement de volet roulant.
L'invention concerne le domaine de l'alimentation et de la commande d'actionneurs destinés à la manœuvre d'équipements de fermeture et/ou de protection solaire et d'écrans, dans le bâtiment. Elle concerne en particulier un dispositif de commande selon le préambule de la revendication 1. Elle concerne également un actionneur comprenant un tel dispositif de commande.
Ces actionneurs sont alimentés par le réseau alternatif, par exemple 230 V 50 Hz.
Lorsque ces actionneurs sont commandés par un montage inverseur relié à la phase du réseau alternatif et comprennent un circuit électronique de pilotage, il est nécessaire de pouvoir fournir à ce circuit de pilotage au moins deux tensions de commande donnant l'état de l'inverseur de commande. Un tel besoin est par exemple illustré par le brevet US 6,078,159, ou encore par les demandes EP 0 822 315 et EP 0 770 757 qui décrivent différents dispositifs permettant la commande d'un moteur asynchrone pour la manœuvre d'éléments mobiles.
Il est de plus souvent utile de mesurer une tension représentative de la tension aux bornes du condensateur de déphasage du moteur, quand il s'agit d'un moteur asynchrone (également appelé moteur à induction) monophasé à condensateur permanent. En effet, il est connu que cette tension est fortement dépendante de la valeur du couple exercé par l'élément sur le moteur. Le circuit de pilotage peut ainsi être conçu pour traiter cette information et arrêter le moteur lorsque l'élément mobile entraîné arrive en butée. Un capteur de position peut également être prévu pour transmettre au circuit de pilotage une information sur la position de l'élément, cette information provoquant l'arrêt du moteur lorsque l'élément mobile arrive en fin de course. Dans le cas où le moteur est un moteur à courant continu, il est également utile d'identifier l'état de l'inverseur de commande et de mesurer de manière simple le couple lorsque le moteur est activé.
Lorsque l'arrêt de l'élément a été provoqué par un dépassement d'un seuil de couple moteur ou par l'arrivée de l'élément dans une position détectée par un capteur de position, le moteur n'est plus alimenté, mais la tension issue de l'inverseur de commande est toujours appliquée au circuit de pilotage si l'utilisateur ne l'a pas ramené en position neutre après la manœuvre. Il s'ensuit une consommation électrique de repos indésirable.
L'homme du métier est alors confronté à un double problème : celui de pouvoir transmettre au circuit de pilotage l'état de l'inverseur en dissipant un minimum d'énergie électrique et celui de pouvoir également transmettre, dans le cas d'un moteur asynchrone, la tension aux bornes du condensateur de déphasage bien que ce condensateur soit, selon le sens de marche du moteur, raccordé soit à un premier enroulement du moteur, soit à un deuxième enroulement du moteur, ce qui pose un problème de référence commune.
Le but de l'invention est de fournir un dispositif de commande permettant d'améliorer les dispositifs connus de l'art antérieur et permettant de résoudre les problèmes évoqués précédemment. En particulier, le dispositif de commande permet de transmettre au circuit de pilotage l'état de l'inverseur en dissipant un minimum d'énergie électrique et de transmettre, dans certains modes de réalisation, une information de couple délivré par le moteur sans que se pose de problème de référence commune. Le dispositif de commande selon l'invention est caractérisé par la partie caractérisante de la revendication 1.
Différents modes de réalisation du dispositif de commande sont définis par les revendications dépendantes 2 à 15.
L'actionneur selon l'invention comprend un moteur électrique et un dispositif de commande tel que défini précédemment.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exiemples, plusieurs modes de réalisation du dispositif de commande selon l'invention.
La figure 1 représente une installation comprenant un actionneur muni d'un dispositif de commande selon un premier mode de réalisation et représente le schéma électrique de ce dispositif de commande.
Les figures 2, 3 et 4 sont des schémas électriques de différents capteurs de courant pouvant être utilisés pour la réalisation du dispositif selon l'invention.
La figure 5 est un schéma électrique d'un dispositif de commande selon un deuxième mode de réalisation.
La figure 6 est un schéma électrique d'un dispositif de commande selon un troisième mode de réalisation.
La figure 7 représente une installation comprenant un actionneur constituant une première variante de celui représenté à la figure 5.
La figure 8 représente une installatior comprenant un actionneur constituant une deuxième variante de celu i représenté à la figure 5. La figure 9 est un schéma électrique d'un dispositif de commande selon le premier mode de réalisation et appliqué à la commande d'un moteur à courant continu.
La figure 10 est un schéma électrique détaillant l'architecture d'une unité de commutation de puissance permettant l'alimentation d'un moteur à courant continu.
L'actionneur ACT représenté schematiquement à la figure 1 permet d'entraîner un élément mobile LD de fermeture, d'occultation ou de protection solaire équipant un bâtiment, l'ensemble constituant une installation. Cet élément peut être déplacé selon de sens opposés par rotation d'un moteur à induction MOT dans un premier sens de rotation et dans un deuxième sens de rotation. L'actionneur est alimenté par le réseau de distribution électrique entre un conducteur de phase AC-H et un conducteur de neutre AC-N.
Le moteur MOT est de type asynchrone, monophasé, à condensateur de déphasage CM permanent. Il comprend deux enroulements W1 et W2. Selon le sens de rotation désiré, le condensateur CM est disposé en série avec le premier enroulement W1 ou avec le deuxième enroulement W2. On désigne par P1 et P2 les points de raccordement du condensateur CM avec chacun des enroulements W1 et VV2. Les deux autres extrémités des enroulements sont reliées au conducteur neutre AC-N.
La liaison entre le conducteur de phase AC-H et les enroulements W1 et W2 du moteur sont effectués au moyen de deux interrupteurs rl1 et rl2 commandés par un circuit électronique de pilotage MCU. Le pilotage des interrupteurs commandés résulte d'ordres de commande donnés par un moyen de commande K1 , qui peut être activé manuellement ou automatiquement, et qui établit la connexion entre le conducteur de phase AC-H du réseau et une borne de phase UP ou DN. Le moyen de commande K1 peut comprendre un interrupteur inverseur avec position neutre ou comporter deux contacts de commande K11 et K12, comme représenté sur la figure 1.
Pour transmettre certains ordres, par exemple des ordres de programmation, les deux contacts de commande peuvent être activés simultanément. Une telle activation simultanée peut également constituer un ordre d'arrêt.
Deux capteurs de courant CS1 et CS2 sont disposés en parallèle entre les deux bornes de phase UP et DN et une borne commune GND qui sert de masse électrique pour le circuit électronique de pilotage MCU.
Le circuit électronique de pilotage MCU comprend une unité logique de traitement CPU, telle qu'un microcontrôleur. Les extrémités non communes des capteurs de courant CS1 et CS2 sont directement reliées à des entrées 11 et 12 de l'unité logique de traitement CPU. Il peut s'agir d'une liaison à une entrée de microcontrôleur directe ou faite par l'intermédiaire d'un circuit d'interface comme il sera vu plu s bas.
Un élément RP d'impédance non nulle est disposé entre la borne commune GND et le conducteur neutre AC-N. Ainsi, lors de la fermeture d'un contact K11 , respectivement K12, on détecte grâce au capteur CS1 , respectivement CS2, un courant circulant dans l'élément RP sans que la source de tension soit court-circuitée. Selon l'état d'une table d'affectation logée dans la mémoire de l'unité logique de traitement CPU, une activation du contact de commande K11 provoque un ordre de fermeture de l'interrupteur commandé rl1 alors qu'une activation du contact de commande K12 provoque un ordre de fermeture de l'interrupteur commandé rl2.
Ces ordres de fermeture sont établis par l'unité logique de traitement CPU et transmis au moyen de deux sorties 01 et 02, raccordées à des bobines de relais RL1 et RL2. D'autres moyens que des relais sont utilisables, par exemple des triacs ou des transistors.
Le dispositif comprend également un capteur de position (non représenté) permettant d'envoyer, sur une entrée 13 de l'unité logique de traitement, une information POS de position de l'élément mobile. Ainsi, l'unité logique de traitement CPU provoque automatiquement l'arrêt de l'alimentation du moteur lorsque l'élément mobile parvient dans une position prédéterminée, et notamment en position de fin de course.
L'unité logique de traitement CPU est alimentée sous une tension continue VCC1 , référencée par rapport à la borne commune GND. Cette tension est délivrée par un circuit d'alimentation PSU comprenant un convertisseur abaisseur AC/DC. Ce convertisseur ne requiert pas d'isolation galvanique, mais il peut s'avérer particulièrement simple d'utiliser un montage classique avec transformateur abaisseur suivi de moyens de redressement et de filtrage. Si tel est le cas, l'élément RP peut avantageusement être constitué par le primaire d'un transformateur abaisseur. Dans le cas d'une alimentation à découpage, on prend garde à vérifier qu'il existe bien un chemin d'impédance non infinie permettant le passage d'un courant de faible valeur entre la borne d'entrée du circuit d'alimentation PSU reliée au point commun GND et la borne d'entrée du circuit d'alimentation PSU reliée au conducteur neutre AC-N. L'élément RP doit laisser passer un courant au moins égal au seuil de détection des capteurs de courant CS1 et CS2.
Si, par exemple, du fait d'un redresseur placé dans le circuit d'alimentation PSU, cet élément RP permet le passage d'un courant exclusivement orienté dans l'autre sens, c'est-à-dire circulant entre la borne d'entrée du circuit d'alimentation PSU reliée au conducteur neutre AC-N et la borne d'entrée du circuit d'alimentation du circuit PSU reliée au point commun GND, alors il y a lieu d'inverser sur la figure 1 , de même que sur l'ensemble des figures, l'orientation des diodes éventuellement contenues dans les capteurs de courant CS1 et CS2 ou contenues dans le groupement de diodes GD décrit plus bas.
Une connexion entre le conducteur de phase AC-H et la borne commune GND permet l'alimentation du circuit de pilotage électronique MCU en dehors des phases temporelles où le moyen de commande K1 est activé.
Cette connexion se fait à travers un groupement GD de diodes antiparallèles. Selon une variante, le groupement peut également être disposé en position GD*. Dans l'exemple représenté, trois diodes permettent la circulation du courant du conducteur de phase AC-H vers le conducteur neutre AC-N et, en parallèle de ces trois diodes, une diode permet la circulation du courant du conducteur neutre AC-N vers le conducteur de phase AC-H. Ce mode de réalisation s'applique en particulier au cas où le moyen de commande K1 comprend des boutons poussoirs, sur lesquels une impulsion brève peut signifier un ordre d'activation prolongée de l'actionneur, jusqu'à ce que l'élément mobile LD atteigne une position fin de course.
Lorsque l'élément RP est le primaire d'un transformateur, le groupement GD comporte au moins deux diodes antiparallèles de manière à permettre l'alimentation alternative de ce transformateur. La figure 2 représente un capteur de courant dans lequel la tensio n aux bornes d'un groupement série de deux diodes D11 et D13 est utilisée pour alimenter la diode électroluminescente d'un optocoupleur OPTO. Ainsi, la diode électroluminescente de Poptocoupleur n'est pas directement traversée par le courant primaire du circuit d'alimentation PSU. L'intérêt d'un montage avec optocoupleur est de permettre de différencier, s'il est besoin, le point commun GND et la masse électrique du circuit de pilotage (MCU). Si ce circuit de la figure 2 est utilisé comme capteur, le groupement de diodes GD doit comporter au moins trois diodes en série permettant la circulation du courant de la phase vers la borne commune GND, de manière à ce qu'il puisse être mis en court- circuit, dans ce sens, lorsque la phase est également appliquée à la borne de phase UP. Par contre, la diode D12 peut être supprimée, son rôle étant assuré par la diode antiparallèle du groupement de diodes GD. Il convient donc que la tension de seuil de conduction du groupement de diodes GD soit supérieure à la tension correspondant au seuil de détection d'un capteur de courant (CS1 , CS2).
La figure 3 représente un capteur de courant dans lequel la tensio n aux bornes de deux diodes D11 et D13, ou même d'une seule diode D11 , rend conducteur un transistor TR1. Ce transistor peut être intégré à l'étage d'entrée du microcontrôleur. Si une seule diode D11 suffit, al ors le groupement de diodes GD peut à son tour ne comporter que deux d iodes en série au lieu de trois.
La figure 4 représente un capteur de courant magnétique, à magnétorésistance ou à effet Hall. Si ce capteur présente une chute de tension toujours inférieure à 0.6 V, alors le groupement de diodes GD peut comporter simplement deux diodes antiparallèles. Un tel capteur permet aussi de différencier si nécessaire la borne commune GND des capteurs de courant et la masse du circuit de pilotage (MCU).
Comme vu dans les trois exemples précédents, la constitution du groupement de diodes GD dépend des caractéristiques des capteurs de courant CS1 et CS2 : il faut que sa structure soit telle qu'une action sur le moyen de commande K1 court-circuite le groupement de diodes GD, au moins dans le sens de mesure du courant.
La figure 5 représente, en conservant les mêmes références qu'en figure 1 pour faciliter la comparaison, un deuxième mode de réalisation du dispositif de commande selon l'invention, dans lequel la borne commune GND sert également de point commun aux deux interrupteurs commandés rh et rl2.
L'intérêt de ce mode de réalisation est qu'il permet de plus le contrôle de la tension aux bornes du condensateur CM du moteur, pour surveiller le couple de ce dernier. Une unité de contrôle du couple TCU reçoit une tension UCM issue de deux diodes D1 et D2 dont les anodes sont respectivement reliées aux bornes P1 et P2 du moteur. Ce module de contrôle du couple est par ailleurs raccordé à la masse électrique constituée par la borne commune GND. La tension UCM est donc référencée par rapport à cette borne commune GND, et on constate que, dès que l'un des interrupteurs commandés rl1 ou rl2 est fermé, la tension UCM correspond bien à l'amplitude simple alternance de la tension aux bornes du condensateur CM.
L'unité de contrôle du couple TCU, éventuellement alimentée sous une tension VCC2 par le circuit d'alimentation PSU délivre en sortie un signal de dépassement du couple OVL raccordé à une entrée 14 de l'unité logique de traitement CPU. Dans ce montage, il n'y a pas de connexion permanente entre le conducteur de phase AC-H et la borne commune GND. Les capteurs de courant CS1 , CS2 sont traversés par le courant d'alimentation du circuit électronique de pilotage ainsi que par le courant absorbé par le moteur quand celui-ci est activé. Il convient donc que les capteurs de courant puissent supporter des courants importants. Dans un montage du type de celui de la figure 3, des diodes standard 1 N4007, de courant moyen 1 A conviennent parfaitement pour un courant efficace supérieur à 2 A (Imoy = leff x π / V2). Outre sa grande simplicité, l'intérêt du montage à diodes est de pouvoir délivrer une tension sensiblement constante que le courant capté soit celui de la seule alimentation du circuit de pilotage ou que ce courant soit celui de l'alimentation du circuit de pilotage ajouté à celui du moteur.
Dans ce mode de réalisation le moyen de commande est un interrupteur inverseur K1 à trois positions stables, dont une position neutre.
Bien entendu, il est possible de combiner la surveillance de couple avec la surveillance de la position de l'élément mobile. Le signal de position POS issu d'un capteur de position est représenté par une ligne pointillée qui pourrait être raccordée comme en figure 1 à une entrée 13 de l'unité logique de traitement (connexion non représentée dans un but de clarté).
Enfin, un troisième mode de réalisation combine les avantages des deux modes de réalisation précédents de manière à permettre la réalisation d'un actionneur qui puisse indifféremment être raccordé à des moyens de commande K1 de type inverseur maintenu ou de type poussoir impulsionnel. La figure 6 représente l'actionneur ACT correspondant à une telle combinaison. Pour simplifier, le circuit d'alimentation PSU n'a été représenté que par son circuit d'entré RP. Dans ce troisième mode de réalisation, on suppose que deux diodes antiparallèles suffisent à réaliser les capteurs de courant, tels que ceux représentés par le schéma de la figure 3. Le groupement de diodes GD* est intercalé entre le conducteur de phase auquel il est connecté en permanence et la borne commune GND qui est également une borne commune des interrupteurs commandés rl1 et rl2. Le groupement de diodes GD* comprend donc au moins deux diodes en série permettant le passage du courant du conducteur de phase vers la borne commune GND.
Ce mode de réalisation permet la surveillance du couple moteur par mesure de la tension aux bornes du condensateur. Il est également possible d'adjoindre une surveillance de position comme représenté en figure 1. Afin que l'actionneur puisse être aussi bien installé avec une connexion permanente entre le conducteur de phase et la borne commune GND ou sans connexion permanente entre le conducteur de phase et la borne commune GND, les capteurs de courants comprennent des diodes antiparallèles de manière à assurer la circulation du courant dans les deux sens. Les moyens de commande peuvent, dans ce cas, comprendre des boutons poussoirs ou un interrupteur inverseur, ce qui rend très flexible l'installation d'un actionneur conçu selon ce mode de réalisation.
L'actionneur de la figure 7 constitue une variante de l'actionneur de la figure 5 dans le cas où la mesure de couple n'est pas nécessaire, ou encore dans le cas où celle-ci est assurée autrement que par analyse de la tension aux bornes d'un condensateur. Par exemple, le signal de position POS, appliqué à l'entrée 13 de l'unité logique de traitement CPU, suffit à contrôler le mouvement de l'élément mobile LD. Dans ce cas, il est possible d'inverser le branchement du moteur MOT, le point commun aux deux enroulements W1 et W2 devenant relié au point commun aux deux capteurs de courant CS1 et CS2. Les autres extrémités P1 et P2 des enroulements W1 et W2 sont alors raccordées aux interrupteurs commandés rl1 et rl2, qui présentent une borne commune NO reliée au conducteur de neutre AC-N.
Le condensateur de déphasage moteur CM est raccordé entre les extrémités non reliées P1 et P2 des deux enroulements W1 et W2.
Ce montage permet cependant de mesurer le couple du moteur par une autre méthode connue que celle de la simple tension aux bornes du condensateur, par exemple l'étude des variations de la tension auxiliaire UAUX, c'est-à-dire la tension aux bornes de l'enroulement placé en série avec le condensateur.
Le montage représenté en figure 7 permet cette mesure lorsque les interrupteurs commandés rl1 et rl2 sont de type inverseur. Dans ce cas, les deux contacts repos des relais sont raccordés à un conducteur de signal UAUX raccordé à l'unité de contrôle du couple TCU sur une entrée analogique TCIN de cette unité.
On remarque par exemple que si l'interrupteur rl1 est activé, le premier bobinage moteur W1 devient alimenté directement entre phase et neutre, tandis que le deuxième bobinage W2 est placé en série avec le condensateur CM. La tension aux bornes de W2 devient celle du conducteur de signal UAUX puisque l'interrupteur rl2 reste dans sa position de repos.
L'unité de contrôle de couple peut élaborer un signal de dépassement d'une valeur prédéfinie ou de surcharge OVL à partir de la seule mesure de la tension auxiliaire UAUX, mais de manière préférée cette mesure est combinée avec le signal actif du premier ou du deuxième capteur de courant. Pour simplifier, les capteurs de courant CS1 et CS2 sont représentés chacun par un bloc dont sort un premier signal de courant O- CS1 et un deuxième signal de courant 0-CS2. Comme dans les montages précédents, les signaux de courant sont appliqués aux première entrée 11 et deuxième entrée 12 de l'unité logique de traitement CPU, mais sont aussi appliqués à une première entrée TC1 et à une deuxième entrée TC2 de l'unité de contrôle du couple TCU. Le décalage temporel du signal de courant actif et de la tension UAUX est l'image du déphasage entre le courant dans le moteur et la tension de la phase auxiliaire et contribue à caractériser le couple moteur. Dans certains cas, cette seule mesure de déphasage donne une image suffisante du couple. Dans ce cas, la mesure de UAUX n'est pas nécessaire : il suffit de repérer par exemple les instants où cette tension s'annule.
Une sortie logique TCO de l'unité de contrôle de couple est raccordée à une quatrième entrée logique 14 de l'unité logique de traitement CPU par un conducteur OVL transmettant donc le signal de surcharge quand cette dernière est détectée.
Bien-entendu, les unités CPU et TCU, représentées comme fonctionnellement distinctes, peuvent être réalisées à l'aide d'un même microcontrôleur, ce qui rend le montage global très simple.
La figure 8 constitue une variante combinant cette fois la détection de couple par analyse de l'amplitude de la tension UCM aux bornes du condensateur CM comme en figure 5, avec une disposition des enroulements du moteur et du condensateur comme en figure 7. Cette nouvelle disposition requiert que le point commun GND des deux capteurs de courant CS1 et CS2 soit maintenant séparés de la masse électrique du circuit de commande MCU. La masse électrique du circuit de commande est notée VSS sur la figure 8. Elle est reliée au conducteur de neutre AC-N du réseau. Dans ce cas, il est impératif que les capteurs de courant CS1 et CS2 aient une sortie galvaniquement isolée des conducteurs dans lequel circule le courant, comme représenté en figures 2 et 4.
Deux relais RL11 et RL12 ont des contacts disposés en série entre les enroulements W1 et W2 du moteur et le conducteur de neutre. Ils ont des rôles distincts. Le premier sert à inverser le sens de rotation du moteur par rapport au sens d'alimentation fixé par l'inverseur de commande K1 , à l'aide du contact inverseur rl11. Le deuxième sert à alimenter le moteur ou à couper cette alimentation, à l'aide de l'interrupteur commandé rl12. Le relais RL12 peut avantageusement être remplacé par un triac.
Enfin, la figure 9 montre comment le mode de réalisation de la figure 1 peut être appliqué à un moteur d'un autre type, par exemple un moteur à courant continu.
Dans ce cas, les capteurs de courant (CS1 , CS2) peuvent également servir à la mesure directe du couple moteur, comme il est connu de l'homme du métier. Les capteurs de courant sont alors constitués par de simples résistances de faible valeur. Cette valeur étant telle que la chute de tension aux bornes des capteurs de courant est inférieure au seuil de conduction du groupement de diodes GD* lorsque le moteur est alimenté.
Sur la figure 9, la masse électrique GND du circuit de pilotage MCU est reliée au conducteur de phase AC-H par l'intermédiaire des capteurs de courant et ou du groupement de diodes GD* selon l'état des moyens de commande K1. Les capteurs de courant et le groupement de diodes induisent une faible chute de tension de l'ordre du volt. Le convertisseur d'alimentation PSU comprend, dans son circuit d'entrée disposé entre la masse GND et le conducteur de neutre AC-N, un élément RP permettant la circulation d'un courant dans les capteurs de courant lorsque le moyen de commande K1 est activé. L'intensité de ce courant est au moins supérieure au seuil de détection des capteurs de courant CS1 et CS2. L'élément RP est par exemple le primaire du transformateur inclus dans le convertisseur d'alimentation.
Les relais (statiques ou électromagnétiques) sont pilotés par les sorties 01 et 02 de l'unité logique de traitement CPU et sont intégrés dans une unité de commutation de puissance PWU, détaillée en figure 10. Cette unité contient un redresseur REC de type pont de Graëtz.
Dans le cas où il n'y a pas de liaison permanente entre le conducteur de phase AC-H et l'actionneur, et que le moyen de commande K1 est un inverseur, comme représenté en figure 5, l'utilisation de diodes dans les capteurs CS1 et CS2 pourra avantageusement être mise à profit pour constituer une partie de la fonction de redressement nécessaire à l'alimentation du moteur à courant continu MDC.
Par exemple, si un redressement simple alternance suffit à l'alimentation de moteur MDC, le choix le plus simple est d'utiliser une seule diode pour chacun des capteurs CS1 et CS2, par exemple conductrice pour un courant allant de la borne UP (respectivement de la borne DN) vers la borne commune GND. Dans ce cas, le redresseur REC de la figure 10 n'est plus nécessaire et le quadripôle correspondant est remplacé par deux fils conducteurs assurant la liaison respective de la borne commune GND et de la troisième borne N0 avec chaque paire d'interrupteurs commandés r!1 et rl2. De manière préférée, tous les éléments compris dans l'actionneur ACT décrit aux figures 1 à 10 sont contenus dans une même enveloppe, constituant le boîtier ou carter de l'actionneur.

Claims

Revendications :
1. Dispositif de commande d'un moteur (MOT) d'entraînement d'un élément (LD) de fermeture, d'occultation ou de protection solaire ou d'un écran mobile, alimenté par une source de tension alternative entre un conducteur de phase (AC-H) et un conducteur de neutre (AC-N), comprenant une première borne (UP), une deuxième borne (DN) et une troisième borne (NO) reliée au conducteur de neutre (AC-N), le dispositif alimentant le moteur (MOT) pour le faire tourner dans un premier sens lorsque la première borne (UP) est reliée au conducteur de phase (AC-H) et alimentant le moteur (MOT) pour le faire tourner dans un deuxième sens lorsque la deuxième borne (DN) est reliée au conducteur de phase (AC-H), caractérisé en ce qu'il comprend un premier capteur de courant (CS1), et un deuxième capteur de courant (CS2), raccordés respectivement à une première entrée (11) et à une deuxième entrée (12) d'un circuit (MCU) de pilotage d'interrupteurs commandés (rl1 , rl2 ; rl11 , rl12) susceptibles de fermer différents circuits d'alimentation du moteur, en ce que les deux capteurs de courant (CS1 , CS2) ont une borne commune (GND) et sont respectivement connectés aux bornes (UP, DN) par leur autre borne et en ce qu'un élément (RP) disposé entre le conducteur de neutre (AC-N) et la borne commune (GND) des capteurs de courant assure la circulation d'un courant supérieur au seuil de détection des détecteurs de courant lorsque la première borne (UP) ou la deuxième borne (DN) est reliée au conducteur de phase (AC-H).
2. Dispositif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les interrupteurs commandés (rh , rl2) d'alimentation du moteur sont reliés au conducteur de phase (AC-H) sans moyen d'interruption.
3. Dispositif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les interrupteurs commandés (rh , rl2) d'alimentation du moteur sont reliés au conducteur de phase (AC-H) par l'intermédiaire de la première borne (UP) ou de la deuxième borne (DN).
4. Dispositif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les interrupteurs commandés (rh , rl2) d'alimentation du moteur sont respectivement reliés, d'une part, à l'un des enroulements (W1, W2) du moteur et, d'autre part, au conducteur de neutre (AC-N).
5. Dispositif de commande selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les interrupteurs commandés (rl11 , rl12) d'alimentation du moteur sont disposés en série, raccordés par une borne commune, l'un des interrupteurs (rl11) étant de type inverseur et relié par ses autres bornes à chacun des enroulements (W1 , W2) du moteur et, l'autre interrupteur commandé (rl12) étant relié par son autre borne au conducteur de neutre (AC-N).
6. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs de courant (CS1 , CS2) comprennent des composants de conduction à seuil.
7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que les capteurs de courant (CS1 , CS2) comprennent des diodes.
8. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que les capteurs de courant (CS1 , CS2) sont constitués par une diode ou des groupements de diodes antiparallèles.
9. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que les capteurs de courant (CS1 , CS2) comprennent un dispositif optoélectronique, un dispositif à effet Hall ou un dispositif à magnétorésistance.
10. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (RP) est le circuit d'entrée d'un convertisseur (PSU) permettant d'alimenter le circuit de pilotage (MCU).
11. Dispositif de commande selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'élément (RP) est le primaire d'un transformateur.
12. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu'il comprend une liaison permanente entre le conducteur de phase (AC-H) et la borne commune (GND) des détecteurs de courant par l'intermédiaire d'un groupement de diodes (GD, GD*) tel que la tension de seuil de conduction du groupement de diodes est supérieure à la tension correspondant au seuil de détection des capteurs de courant (CS1, CS2).
13. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le moteur (MOT) est du type à induction à condensateur permanent.
14. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le moteur (MOT) est du type à courant continu.
15. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (K1) munis de contacts (K11) permettant de relier le conducteur de phase (AC-H) à la première borne (UP) et de contacts (K12) permettant de relier le conducteur de phase (AC-H) à la deuxième borne (DN).
16. Dispositif de commande selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent des boutons poussoirs.
17. Dispositif de commande selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent un interrupteur inverseur.
18. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la borne commune (GND) des deux capteurs de courant (CS1 , CS2) constitue la masse du circuit de pilotage (MCU).
19. Actionneur (ACT) caractérisé en ce qu'il comprend un moteur électrique (MOT) et un dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes.
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